A. 求助 PT100測溫電路 設計方案: 惠通斯電橋的穩壓電源採用 TL431分出2.5v電
一般都用橋式電路,這樣好取得零點電位(可以
是零度,或其他溫度)
採用恆流供電,為了取得線性的溫度-電壓值。
一般都用橋式電路,這樣好取得零點電
位(可以是零度,或其他溫度)
採用恆流供電,為了取得線性的溫度-電壓值
。
一般都用橋式電路,這樣好取得零點電位(可以是零度,或其他溫度)
採用恆流供電,為了取得線性的溫度-電壓值。
B. 惠斯頓電橋測溫電路中 PT100怎麼根據電壓值精確的計算它的溫度值
電橋平衡時,檢流計所在支路電流為零,則有:
(1)流過R1和R3的電流相同(記作I1),流過R2和R4的電流相同(記作I2);
(2)B,D兩點電位相等,即UB=UD。因而有 I1R1=I2R2。
由於三個阻值已知,便可求得第四個電阻。測量時,選擇適當的電阻作為R1和R2,用一個可變電阻作為R3,令被測電阻充當R4,調節R3使電橋平衡,而且可利用高靈敏度的檢流計來測零,故用電橋測電阻比用歐姆表精確。電橋不平衡時,G的電流IG與R1,R2,R3,R4有關。利用這一關系也可根據IG及三個臂的電阻值求得第四個臂的阻值,因此不平衡電橋原則上也可測量電阻。在不平衡電橋中,G應從「檢流計』改稱為「電流計」,其作用不是檢查有無電流而是測量電流的大小。可見,不平衡電橋和平衡電橋的測量原理有原則上的區別。利用電橋還可測量一些非電學量。
關於測溫原理你到此處看http://ke..com/view/1299879.htm
C. 哪位大神有pt100的測溫電路,真正可以用的,學習學習,不懂電路設計,誰有的話,方便提供一下,多謝
常用的Pt電阻接法有三線制和兩線制,其中三線制接法的優點是將PT100的兩側相等的的導線長度分別加在兩側的橋臂上,使得導線電阻得以消除。常用的采樣電路有兩種:一為橋式測溫電路,一為恆流源式測溫電路。其中圖1為三線制橋式測溫電路,圖2為兩線制橋式測溫電路,圖3為恆流源式測溫電路。下面分別對橋式電路和恆流源式電路的原理在設計過程中應注意事項進行說明(註:這兩個電路本人均有採用及試驗,證明可行)
一、 橋式測溫電路
橋式測溫的典型應用電路如圖1所示(圖1和圖2均為橋式電路,分別畫出來是為了說明兩線制接法和三線制接法的區別)。
測溫原理:電路採用TL431和電位器VR1調節產生4.096V的參考電源;採用R1、R2、VR2、Pt100構成測量電橋(其中R1=R2,VR2為100Ω精密電阻),當Pt100的電阻值和VR2的電阻值不相等時,電橋輸出一個mV級的壓差信號,這個壓差信號經過運放LM324放大後輸出期望大小的電壓信號,該信號可直接連AD轉換晶元。差動放大電路中R3=R4、 R5=R6、放大倍數=R5/R3,運放採用單一5V供電。
設計及調試注意點:
1. 同幅度調整R1和R2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大小;
2. 改變R5/R3的比值即可改變電壓信號的放大倍數,以便滿足設計者對溫度范圍的要求
3. 放大電路必須接成負反饋方式,否則放大電路不能正常工作
4. VR2也可為電位器,調節電位器阻值大小可以改變溫度的零點設定,例如Pt100的零點溫度為0℃,即0℃時電阻為100Ω,當電位器阻值調至109.885Ω時,溫度的零點就被設定在了25℃。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調節,這是因為接入電路後測量的電阻值發生了改變。
5. 理論上,運放輸出的電壓為輸入壓差信號×放大倍數,但實際在電路工作時測量輸出電壓與輸入壓差信號並非這樣的關系,壓差信號比理論值小很多,實際輸出信號為
4.096*(RPt100/(R1+RPt100)- RVR2/(R1+RVR2)) (1)
式中電阻值以電路工作時量取的為准。
6. 電橋的正電源必須接穩定的參考基準,因為如果直接VCC的話,當網壓波動造成VCC發生波動時,運放輸出的信號也會發生改變,此時再到以VCC未發生波動時建立的溫度-電阻表中去查表求值時就不正確了,這可以根據式(1)進行計算得知。
二、 恆流源式測溫電路
恆流源式測溫的典型應用電路如圖3所示。
測溫原理:通過運放U1A將基準電壓4.096V轉換為恆流源,電流流過Pt100時在其上產生壓降,再通過運放U1B將該微弱壓降信號放大(圖中放大倍數為10),即輸出期望的電壓信號,該信號可直接連AD轉換晶元。
根據虛地概念「工作於線性范圍內的理想運放的兩個輸入端同電位」,運放U1A的「+」端和「-」端電位V+=V-=4.096V;假設運放U1A的輸出腳1對地電壓為Vo,根據虛斷概念,(0-V-)/R1+(Vo-V-)/RPt100=0,因此電阻Pt100上的壓降VPt100=Vo-V-=V-*RPt100/R1,因V-和R1均不變,因此圖3虛線框內的電路等效為一個恆流源流過一個Pt100電阻,電流大小為V- /R1,Pt100上的壓降僅和其自身變化的電阻值有關。
設計及調試注意點:
1. 電壓基準源可以採用TL431按圖1的電路產生可調的。
2. 等效恆流源輸出的電流不能太大,以不超過1mA為准,以免電流大使得Pt100電阻自身發熱造成測量溫度不準確,試驗證明,電流大於1.5mA將會有較明顯的影響。
3. 運放採用單一5V供電,如果測量的溫度波動比較大,將運放的
D. 急!作業: 設計一個溫度測量電路。-不是畫電路圖,而是設計一個簡單系統(幫幫忙)
設計思路:
(1)對溫度進行測量、控制並顯示,首先必須將溫度的度數(非電量)轉換成電量,然後採用電子電路實現題目要求。可採用溫度感測器,將溫度變化轉換成相應的電信號,並通過放大、濾波後送A/D轉換器變成數字信號,然後進行解碼顯示。
(2)恆溫控制:將要控制的溫度所對應的電壓值作為基準電壓VREF,用實際測量值與VREF進行比較,比較結果(輸出狀態)自動地控制、調節系統溫度。
(3)報警部分:設定被控溫度對應的最大允許值Vmax,當系統實際溫度達到此對應值Vmax時,發生報警信號。
(4)溫度顯示部分採用轉換開關控制,可分別顯示系統溫度、控制溫度對應值VREF,報警溫度對應值Vmax。
原理框圖:
三、單元電路設計與參數計算
⑴ 感測器可以採用鉑電阻R10、精密電阻和電位器R20組成測量電橋,電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號,將信號放大後由低通濾波器將高頻信號濾去。如圖1所示。
在0oC,調節R20,使顯示器顯示0oC。在50oC時,調節放大器的增益(調節電位器R21),使顯示器顯示50oC 。注意放大的輸出電壓不允許大於A/D轉換器的最大輸入電壓值。
⑵ 被測溫度信號電壓加於比較器(Ⅰ)與控制溫度電壓VREF進行比較,比較結果通過調溫控制電路控制執行機構的相應動作,使被控系統升溫或降溫。
⑶ 當控制電路出現故障使溫度失控時,使被控系統溫度達到允許最高溫度對應值,用聲、光報警電路發出警報,值班人員將採取相應的緊急措施。
⑷ 開關S1可分別閉合系統溫度、控制溫度電壓VREF和報警溫度電壓,通過A/D轉換器將模擬量轉換成數字量,顯示器顯示出相應的溫度數值。
單元電路分析:
1.測量溫度電路:感測器採用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋,電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號,通過放大然後輸出。
2.濾波電路:低通濾波器將高頻干擾慮去,穩定電壓值。
3.解碼顯示電路:因為在EWB10的軟體中找不到直接十進制的解碼器,AD轉換器是十六進制,而設計要求是十進制顯示。所以我們在此分為兩種方案
方案一:AD轉換器將模擬電壓信號轉化為數字信號並直接通過LED數字解碼顯示器顯示。
方案二:AD轉換器將模擬電壓信號轉化為數字信號,通過加法器、比較器、與非門接連成十進制解碼器通過LED數字解碼顯示器顯示。
電路說明:
(1)、 AD轉換的高4位輸出到比較器(U12)的A0~A3,低4位放到比較器(U13)的A0~A3。
(2)、十六進制計數器(U8)輸出端QA~QD接到比較器(U12)的B0~B3,十六進制計數器(U4)輸出端QA~QD接到比較器(U13)的B0~B3,低位的十六進制計數器(U4)經過與門接脈沖XFG2。
(3)、十進制計數器U9、U10、U11按從低位到高位連接,低位經過與門接與十六進制計數器(U4)接的脈沖XFG2。
(4)、通過兩個比較器之後,當B大於A的時候,通過與門和非門的組合輸出一個低電平,把脈沖截止,停止計數。
(5)、所得的數就是十六進制轉換成的十進制數。
(6)、脈沖XFG3控制十進制計數器U17,當計數器輸出都為高電平時通過或非門得到一個高電平,控制十進制計數器U9、U10、U11和十六進制計數器U4、U8同時清零,重復計數。
通過兩個方案比較,因為EWB10軟體的限制,找不到一個可以直接把八位二進制數轉換成8421BCD的晶元,另外方案二電路比較復雜,它是通過計數器把十六進制轉換成十進制,解碼顯示速度比較慢,有可能看到數字計數時比較混亂,不能時時看到溫度變化,所以最後選取方案一進行實驗。
4.兩個開關J1、J2分別控制3個輸入端,隨時查看實時溫度、報警溫度和控制溫度。
5.電壓通過比較器與特定值比較,高於額定值時發出蜂鳴與報警。
6.電壓通過比較器與特定值比較,低於特定值時發熱,高於特定值時製冷。
四、總原理圖及元器件清單
1.總原理圖
2.元件清單
元件序號
型號
主要參數
數量
備注
R1、R2、
電阻
100歐
2
R10
鉑電阻
100歐
1
R20
滑動電阻
100歐
1
R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R11、R21
電阻
1000歐
8
C1、C2
電容
2
Vcc
電源
+9V
7
Vdd
電源
+3V
4
Vee
電源
-9V
2
R18
電阻
709歐
1
R12
電阻
847歐
1
R13、R22
電阻
750歐
2
R19、R23
電阻
70歐
2
R16、R17
電阻
933歐
2
R14、R15
滑動電阻
847歐
2
D1
二極體
1N1202C
1
T1、T2、T3、T4
三極體
BC548B
4
U7
放大器
741
1
U1、U2、U3
集成運放
OPAMP
3
XFG1、XFG2、XFG3
信號發生器
XFG
3
A1
A/D轉換器
ADC
1
U5、U6
7段LED
DCD_HEX
2
LED1、LED2、LED3、LED4
發光二極體
LED
4
J1、J2
開關
開關
2
U09、U10、U11、U17
十進制加法器
74192
4
U12、U13
比較器
7485N
2
U4、U8
十六進制加法器
74161N
2
U18A、U19A、U21A
與門
74HC08D_2V
3
U20A
與非門
74HC01D_2V
1
U22
非門
NC7ST04_5V
1
U23A
四輸入或非門
BC548B
1
五、安裝與調試
1、使用模擬軟體 EWB 10進行模擬。
2、各部分單元電路進行測試。
3、測試成功後,把各部分單元電路連接起來。
4、開始模擬,按要求調節各項參數。
5、通過R18、R12串聯分壓把溫度控制在120 oC之內,使系統符合設計要求。
6、將開關J2撥到A端,調節滑動變阻器R10、R20使解碼器顯示0oC。在50oC時,調節放大器的增益(調節電位器R21),使顯示器顯示50oC 。測試表明,系統符合要求,能實現測量溫度功能。
7、將開關J2撥到D端,將開關J1撥到B端,通過可調變阻器R15調節控制報警溫度,再通過可調變阻器R14調節報警溫度,當調到高於控制報警溫度,報警指示燈LED1、LED2就會亮,測試表明,系統符合要求,能實現報警功能。
8、將開關J2撥到D端,將開關J1撥到C端,調節控制溫度,當控制溫度高於現時溫度時,發熱指示燈LED4亮,製冷LED3滅;控制溫度低於現時溫度時,發熱指示燈LED4滅,製冷指示燈LED3亮。
六、性能測試與分析
1、感測器可以採用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋,電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器雙端輸入信號,將信號放大後由低通濾波器將高頻信號濾去。
2、A/D轉換器以+9V作為基準電壓VREF , 差動放大器輸出的電壓與基準電壓VREF 進行比較,輸出相應的二進制數。
3、比較器,將感測器可以採用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋,電橋的輸出電壓作為運放構成的差動放大器的輸出電壓與控制電壓或者報警電壓通過比較器進行比較,輸出高低電平,控制報警或者發熱製冷。
4、 測量溫度為0~1200C,精度為±0.50C;整體調試無錯誤,但受軟體限制,代表熱敏電阻的滑動電阻R10難以微調,所以精確度受限於現實中熱敏電阻。
5、將開關J2撥到D端,將開關J1撥到C端,控制滑動變阻R15,溫度連續可調,精確度可以控制在±1OC的范圍,不過滑動變阻受限於軟體難以微調,控制范圍可能會有偏差。
6、假設報警溫度400C,當現實溫度大於或等於400C的時候比較器會輸入一個電壓值控制三極體導通,使報警系統觸發。滑動變阻器R14可以連續控制報警溫度,不過也受限於軟體,難以微調。
七、結論與心得
本實驗基本上是成功的,能達到設計要求。通過本實驗,學會了EWB10.0模擬軟體的應用,通過搜尋資料,對模電、數電的知識進行很好的鞏固,綜合應用了數電、模電解碼、AD轉換器、運放等方面的知識,通過本實驗對兩門課程很好進行了綜合應用。學會了採用鉑電阻、精密電阻和電位器組成測量電橋,學會了通過調節電壓來調節溫度,學會了通過使用比較器對輸出(表示溫度的)電壓進行比較,本實驗讓我獲益匪淺。
E. 電橋測量電路的作用是把感測器的參數轉換為
假設四個電阻固定,當s閉合時,若滿足:「R3*R2=R1*R4」,即對角的電阻乘積相等,則此時Ucd等於0,就是cd間沒有電壓。利用這個原理,當等式兩邊四個量中的一個為未知量的時候,如果調節其餘的三個值能使得等式成立,那麼用公式就可以得到未知量。但是實際上只要等式兩邊各有一個可以調節的可變電阻,那麼另外兩個電阻有一個是定值,則餘下的另外一個必然可以得到。用這個原理可以做成電阻測量箱。而這個原理用的就是「電橋」的概念,或者說「平衡電橋」的概念。
電橋的作用
電橋分單臂電橋和雙臂電橋,主要用於測量各類帶有電感特性設備的直流電阻測試,特別適用於大型電力變壓器、互感器的直流電阻的測量;測量簡單、迅速、操作一目瞭然。它是一種電阻測量工具。
電橋的使用
電橋電路是電磁測量中電路連接的一種基本方式。由於它測量准確,方法巧妙,使用方便,所以得到廣泛應用。電橋電路不僅可以使用直流電源,而且可以使用交流電源,故有直流電橋和交流電橋之分。
直流電橋主要用於電阻測量,它有單電橋和雙電橋兩種。前者常稱為惠斯登電橋,用於1~106Ω范圍的中值電阻測量;後者常稱為開爾文電橋,用於10-3~1Ω范圍的低值電阻測量。
測量電橋的基本特性
相鄰橋臂的電阻有大小相等、符號一致的變化,或相對橋臂的電阻有大小相等、符號相反的變化,不影響電橋的輸出。
相鄰橋臂的電阻有大小相等、符號相反的變化,或相對橋臂的電阻有大小相等、符號一致的變化,則電橋的輸出加倍,即電橋的靈敏度提高為原來的兩倍。
若相鄰橋臂的電阻有大小相等、符號相反的變化,而相對橋臂的電阻有大小相等、符號相同的變化,則電橋的輸出將增加三倍,即電橋的靈敏度提高為原來的四倍
電橋使用方法
1、在電橋背面電池盒內按極性裝入6節R20型和3節6F22型干電池。當電橋工作電源採用外接時,內裝R20型電池應全部取出;
2、將指零儀電源開關撥至「通」位置,5分鍾後調節「調零」旋鈕,使指針指「0」。將倍率盤和測量盤來迴旋轉數次,以使開關、滑盤接觸良好;
3、將被測電阻,按四端鈕法接入電橋的C1 、P1、P2、C2接線柱,其中AB之間為被測電阻。測量0.1Ω以下電阻時,測量用連接導線電阻應不大於0.01Ω;
4、估計被測電阻值大小,適當選擇倍率盤和測量盤,按下「G」「B」按鈕,同時調節測量盤,使指零儀重新指零,此時電橋平衡,被測電阻Rx為Rx=倍率×測量盤的示值;
5、指零儀靈敏度開始時應放在較低位置,電橋初步平衡後再提高,這樣既能縮短測量時間又可防止指零儀指針的損壞。